hystereesistä

Hysteresi eli hystereesi on ilmiö, jossa järjestelmän vaste ei ole pelkästään nykyisen syötteen arvoista riippuvainen, vaan myös siitä, miten tila on aiemmin muuttunut. Toisin sanoen vasteen polku riippuu historiasta ja kokemastaan. Yleensä hysteresis ilmenee muodostamalla hysteresis-käyrän, joka kuvaa syötteen ja vasteen välistä silmukkaa. Silmukan pinta liittyy energian hukkaan per sykli.

Yleisiä hysteresis-tyyppejä ovat magneettinen hysteresi, mekaaninen (kieltäytyminenkäytös) hystereesi sekä terminen hysteresi. Magneettisessa hysteresiessä magneettikenttä ja magneettinen fluxus seuraavat toisiinsa muodostamalla B–H-käyrän, jonka alue vastaa energian menettämistä materiaalissa. Materiaaleilla, kuten ferromagneettisilla aineilla, on remanenssi ja coerciviteetti, jotka kuvaavat pysyvää magneettista tilaa ja vastustetta magnetoinnin muutokselle. Mekaaninen hystereesi ilmenee esimerkiksi materiaalin stress–strainsuhteessa, jossa jousen tai polymersen vangin vaste riippuu suoritetusta kuormituksesta ja vapauttamisen historiasta. Terminen hystereesi näkyy lämpötilan ja faasifunktion välisten muutosten jäähtymissä ja lämpenemissä, kuten shape-memory- ja faasamuutosmateriaaleissa, joissa faasimuutoksen lämpötilat eroavat heating- ja cooling-syklien välillä.

Hysteresis on tärkeä käsite sekä perusfysiikassa että teknologiassa. Sen mallintamiseen käytetään esimerkiksi Preisach- ja Prandtl–Ishlinskii -malleja, jotka kuvaavat muistivaikutusta ja tulo–ulos-suhteita. Käytännössä hysteresis selittää energian hukkaa, viivettä ja muistiefektejä, joita esiintyy magneettisissa materiaaleissa, elastomeerisissa komponenteissa, lämpötilan käänteissuhteissa sekä monissa säätö- ja kehityssovelluksissa.